CN113237140B - 换热器、换热装置和空调器 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种换热器、换热装置和空调器。其中，换热器包括：翅片结构，翅片结构设有安装孔；换热管组件，包括至少一排第一换热管，第一换热管穿入安装孔，并沿翅片结构的高度方向上设置；其中，第一换热管的外径在第一尺寸范围内，第一换热管的管间距小于间距阈值。本申请的技术方案中，通过对换热管布置方式的优化改进，实现换热管的加密布置，可有效提高换热效率，增强换热能力，同时，换热器整体结构紧凑，在达到相同换热能力的情况下，可减少换热管的排数，有利于节约材料成本。

Description

换热器、换热装置和空调器

技术领域

本申请涉及换热器技术领域，具体而言，涉及一种换热器、一种换热装置和一种空调器。

背景技术

在空调领域中，换热器的换热管逐渐向小管径的方向发展，目前常见的换热管管径为5mm和7mm。5mm管径的换热管虽然可以缩减管间距，但内部冷媒流动阻力大，同样条件下所需的流路数量比7mm管径的换热管多1.5至2倍以上，当应用于中央空调室外机这类大型换热器件时，流路数量增加导致的成本上升往往高于小管径换热管本身所节约的成本，同时容易造成气液分流不均的现象。

现有的空调换热器通常采用两排或两排以上7mm管径的换热管，以大于或等于20mm的管间距进行排布，但该方案会出现换热温差随换热管排数增加而减小的现象，特别是当换热管排数大于两排时，第三排及第三排以后的换热管的换热能力较差，如图1所示的空调换热器，尽管增加了1/3的换热面积和成本，但换热仍然主要集中的第一排和第二排换热管中，换热器的整体换热效率较低，性价比不高。

发明内容

根据本申请的实施例，旨在至少改善现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，根据本申请的实施例的一个目的在于提供一种换热器。

根据本申请的实施例的另一个目的在于提供一种换热装置。

根据本申请的实施例的又一个目的在于提供一种空调器。

为了实现上述目的，根据本申请的第一方面的实施例提供了一种换热器，包括：翅片结构，翅片结构设有安装孔；换热管组件，包括至少一排第一换热管，第一换热管穿入安装孔，并沿翅片结构的高度方向上设置；其中，第一换热管的外径在第一尺寸范围内，第一换热管的管间距小于间距阈值。

根据本申请第一方面的实施例，换热器包括翅片结构和换热管组件。翅片结构上设置有安装孔，通过翅片结构对换热管组件进行固定和支撑，同时在换热过程中，翅片结构能够传导热量，促进散热。换热管组件可以包括一排或多排换热管，其中包括至少一排第一换热管；第一换热管穿入翅片结构的安装孔中，并与翅片结构形成连接和固定；每排第一换热管沿翅片结构的高度方向设置，以便于管路布置。

其中，通过设置换热管的外径在第一尺寸范围内，且管间距小于间距阈值，可以采用管径7mm左右的换热管(此处管径指外径)，并在现有换热器的基础上缩减管间距，在相同尺寸的换热器中，能够增加换热管的数量，进而增大换热面积，实现换热管的加密布置，一方面可以增加冷媒侧的换热KA值(K为换热系数，A为换热面积)，另一方面，管间距的缩小可以加速管间的空气流速，有利于提高空气侧的换热系数K，进而提高空气侧的换热KA值，从而提高换热器的整体换热效率。

本方案中的换热器，通过对换热管布置方式的优化改进，实现换热管的加密布置，可有效提高换热效率，增强换热能力，同时，换热器整体结构紧凑，在达到相同换热能力的情况下，可减少换热管的排数，有利于节约材料成本。

另外，根据本申请的实施例中提供的上述技术方案中的换热器还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，第一尺寸范围为6.5mm至7.3mm；间距阈值为20mm。

在该技术方案中，通过限定第一尺寸范围为6.5mm至7.3mm，即第一换热管的外径可以在6.5mm至7.3mm，防止换热管管径过小而导致内部流动阻力增加，同时便于采用现有规格的换热管。其中，第一换热管的外径可以是7mm，此规格的管材应用广泛，成本较低。通过限定间距阈值为20mm，即第一换热管的管间距小于20mm，相对于现有换热器，通过缩减管间距，以增加换热管数量，实现换热管的加密布置，有利于提高换热效率。

在上述技术方案中，第一换热管的管间距在第二尺寸范围内，第二尺寸范围为16mm至19mm。

在该技术方案中，通过限定第一换热管的管间距在16mm至19mm的第二尺寸范围内，使得管间距既小于间距阈值，又能够保持在合适的范围内，防止管间距过小而出现流路数量增多而引起管材成本大幅上升，可以兼顾换热能力的提升和成本节约。具体地，管间距为16mm时，空气侧的换热KA值处于相对较高的水平，换热能力较强。其中，考虑到换热管的弯管部分的加工工艺的限制，管间距也可以选取18mm，此时既能够使换热器保持较高的换热能力，又能够兼顾到加工工艺，降低加工难度和成本。

在上述技术方案中，每排第一换热管的偏心率在1至1.5的范围内；其中，偏心率为第一换热管的圆心至翅片结构的迎风侧边缘的距离，与翅片结构的中心线至迎风侧边缘的距离之比。

在该技术方案中，在同一排第一换热管中，通过设置第一换热管的偏心率为1至1.5，即在翅片结构的宽度方向上，第一换热管位于翅片结构的中心线或靠近背风侧的位置。具体地，偏心率为第一换热管的圆心至翅片结构的迎风侧边缘的距离比翅片结构的中心线至迎风侧边缘的距离；当第一换热管的圆心位于翅片结构的中心线上时，与迎风侧边缘的距离和背风侧边缘的距离相等，此时偏心率为1；当第一换热管相对于翅片结构的中心线靠近背风侧时，偏心率大于1，此时，能够提高翅片表面温度分布，能够起到延缓结霜的作用。其中，当第一换热管位于偏心率为1.25的位置时，延缓结霜的效果更佳。

在上述技术方案中，换热管组件还包括：至少一排第二换热管，第二换热管与第一换热管在翅片结构的宽度方向间隔设置，且排间距在第三尺寸范围内；其中，第三尺寸范围为14mm至20mm，且第二换热管的外径小于第一换热管的外径。

在该技术方案中，通过设置与第一换热管相间隔的第二换热管，以在翅片结构的宽度方向增加换热管的排数，进一步增强换热能力。其中，第二换热管的外径小于第一换热管的外径，例如第二换热管可以采用外径为5mm的换热管，以实现大小管径不同的换热管的组合。通过设置相邻两排换热管之间的排间距在14mm至20mm的第三尺寸范围内，以使不同排的换热管之间保持合适的距离，在增加换热管数量的同时兼顾排间空气的流动性，防止排间距过小影响空气流动，也能够防止排间距过大而浪费空间。具体地，排间距为19mm时，换热效果更佳。

在上述技术方案中，第一换热管的数量为多排，且多排第一换热管的排间距在第三尺寸范围内。

在该技术方案中，通过设置多排第一换热管，以增加第一换热管的排数，进一步增强换热器的换热能力。其中，通过限定多排第一换热管的排间距在第三尺寸范围内，即设置任意相邻的两排第一换热管的排间距保持在14mm至20mm的范围内，在增加第一换热管数量的同时兼顾排间空气的流动性。第一换热管的数量可以为两排，也可以大于两排。

在上述技术方案中，第二换热管位于靠近迎风侧的位置；第一换热管位于靠近背风侧的位置。

在该技术方案中，通过设置第二换热管靠近翅片结构的迎风侧，第一换热管靠近翅片结构的背风侧，使得靠近迎风侧的一排为小管径换热管，靠近背风侧的一排或多排为大管径换热管，以利用不同管径的换热管的组合，适配冷媒蒸发或冷凝时的相态变化速度，有利于提升冷媒侧的换热性能。例如，第二换热管采用5mm管径的换热管，第一换热管采用7mm管径的换热管，可形成“5+7”两排换热管的形式或“5+7+7”三排换热管的形式。

在上述技术方案中，在翅片结构的高度方向上，第一换热管和第二换热管相间设置。

在该技术方案中，通过设置第一换热管与第二换热管在翅片结构的高度方向上相间设置，即相邻的两个第一换热管之间的区域与相邻排中的一个第二换热管相对应，相邻的两个第二换热管之间的区域与相邻排中的一个第一换热管相对应，当气流在管间流动时，能够增大换热管与气流的接触面积，有利于促进换热。

在上述技术方案中，翅片结构包括多排不同形状的翅片。

在该技术方案中，通过在翅片结构中设置多排不同形状的翅片，以与不同排的换热管相配合，实现不同的组合搭配，以进一步促进换热性能的提升。其中，翅片包括但不限于平片，波纹翅片、桥片和百叶窗翅片。

在上述技术方案中，靠近迎风侧的一排翅片为无缝翅片；靠近背风侧的至少一排翅片为有缝翅片。

在该技术方案中，通过在靠近翅片结构的迎风侧设置无缝翅片，例如平片或波纹片，而在靠近翅片结构的背风侧设置有缝翅片，例如桥片或百叶窗翅片，能够在长期使用过程中减少积灰，防止翅片的缝隙中积累的灰尘影响热量的传导，同时有利于改善低温制热的结霜性能，并能够改善多排整体换热器的换热能力。

在上述技术方案中，第二换热管与无缝翅片对应设置；第一换热管与有缝翅片对应设置。

在该技术方案中，通过将无缝翅片与第二换热管对应设置，即第二换热管传入无缝翅片内，形成小管径换热管与无缝翅片的组合，以优化空间布局；通过将有缝翅片与第一换热管对应设置，即第一换热管穿入有缝翅片中，形成大管径换热管与有缝翅片的组合。本方案的组合形式可以改善低温制热的结霜性能以及多排整体换热器的换热能力，同时利用不同管间的组合适配冷媒蒸发或冷凝时相态变化的速度，有利于提升冷媒侧换热性能。

在上述技术方案中，每排翅片的宽度尺寸在第四尺寸范围内，第四尺寸范围为11mm至23mm。

在该技术方案中，通过设置每排翅片的宽度尺寸在11mm至23mm的第四尺寸范围内，以与换热管的管径大小相匹配，为换热管提供足够的空间，以便于在翅片上加工相应的安装孔，对换热管进行安装和固定，可以防止翅片过窄而影响强度。具体地，当翅片的宽度尺寸为19.5mm时，能够同时兼顾空间优化和强度。

在上述技术方案中，第一换热管和第二换热管为光滑圆管或内螺纹管。

在该技术方案中，第一换热管和第二换热管均为圆管，便于加工和装配。其中，可以采用光滑圆管，成本较低，当然也可以采用内螺纹管，管内传热面积大，为单位长度的普通光面管的1.5倍至2倍，传热系统更高，可有效提高换热能力。

本申请的第二方面的实施例中提供了一种换热装置，包括壳体；上述第一方面的实施例中任一项的换热器，设于壳体内。换热装置可以应用于空调系统，例如，换热装置可以是空调室内机或空调室外机，冷媒通过管路在换热装置的换热器中流通，进行热量交换，以实现相应的制冷或制热操作。相比于现有空调系统的换热器，本方案的换热装置能够有效增强换热性能，同时能够节约成本。

此外，本方案中的换热装置还具有上述第一方面实施例中任一项的换热器的全部有益效果，在此不再赘述。

本申请的第三方面的实施例中提供了一种空调器，包括至少一个上述第二方面的实施例中的换热装置。换热装置可以作为空调器的室内机或室外机，通过冷媒在换热装置的换热器中进行热量交换，实现相应的制冷或制热操作，进而对空气进行调节。

此外，本方案中的空调器还具有上述第二方面实施例中的换热装置的全部有益效果，在此不再赘述。

本申请的实施例中附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请的实施例中上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了一个现有的空调换热器的热负荷比率的示意图标；

图2示出了根据本申请的一个实施例的换热器的示意图；

图3示出了根据本申请的一个实施例的第一换热管的示意图；

图4示出了根据本申请的一个实施例的翅片的示意图；

图5示出了根据本申请的一个实施例的翅片的示意图；

图6示出了根据本申请的一个实施例的换热器的局部示意图；

图7示出了根据本申请的一个实施例的第一换热管在两个位置时的翅片中心线温度与翅片中心线距离的对比示意图；

图8示出了根据本申请的一个实施例的换热器的局部示意图；

图9示出了根据本申请的一个实施例的换热器的局部示意图；

图10示出了根据本申请的一个实施例的换热器的局部示意图；

图11示出了根据本申请的一个实施例的管间距与空气侧KA值的对应关系图；

图12示出了根据本申请的一个实施例的管间距与用铜量的对应关系图；

图13示出了根据本申请的一个实施例的排间距与空气侧KA值的对应关系图；

图14示出了根据本申请的一个实施例的排间距与用铝量的关系图；

图15示出了根据本申请的一个实施例的换热装置的示意框图；

图16示出了根据本申请的一个实施例的空调器的示意框图。

其中，图2至图10以及图15和图16中附图标记与部件名称之间的对应关系如下：

1换热器，11翅片结构，111翅片，112有缝翅片，113无缝翅片，114迎风侧边缘，115背风侧边缘，116安装孔，117翅片中心线，12换热管组件，121第一换热管，122第二换热管，2换热装置，21壳体，3空调器。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解根据本申请的实施例中上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对根据本申请的实施例进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解根据本申请的实施例，但是，根据本申请的实施例还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本申请的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图16描述根据本申请一些实施例的换热器、换热装置和空调器。

实施例一

本实施例中提供了一种换热器1，如图2所示，换热器1包括翅片结构11和换热管组件12。

翅片结构11作为换热器1的支撑结构，设置有安装孔116，用于对换热管组件12进行固定和支撑。换热管组件12包括一排或多排换热管，穿入翅片结构11的安装孔116内，以与翅片结构11形成连接和固定。

如图3和图4所示，至少一排换热管为第一换热管121，每排第一换热管121沿翅片结构11的高度方向设置，以便于管路布置。在换热过程中，翅片结构11能够传导热量，促进散热。

其中，第一换热管121的外径在第一尺寸范围内，且管间距PT小于间距阈值。可以采用管径7mm左右的换热管，并在现有换热器的基础上缩减管间距PT。

通过在相同尺寸的换热器中增加换热管的数量，进而增大换热面积，实现换热管的加密布置。

一方面可以增加冷媒侧的换热KA值(K为换热系数，A为换热面积)，另一方面，管间距PT的缩小可以加速管间的空气流速，有利于提高空气侧的换热系数K，进而提高空气侧的换热KA值，从而提高换热器1的整体换热效率。

本实施例中的换热器1，通过对换热管布置方式的优化改进，实现换热管的加密布置，可有效提高换热效率，增强换热能力。

同时，换热器1整体结构紧凑，在达到相同换热能力的情况下，可减少换热管的排数，有利于节约材料成本。

实施例二

本实施例中提供了一种换热器1，在实施例一的基础上做了进一步改进。

如图2至图4所示，第一尺寸范围为6.5mm至7.3mm，即第一换热管121的外径可以在6.5mm至7.3mm，防止换热管管径过小而导致内部流动阻力增加，同时便于采用现有规格的换热管。具体地，第一换热管121的外径可以是7mm，此规格的管材应用广泛，成本较低。

其中，间距阈值为20mm，即第一换热管121的管间距PT小于20mm，相对于现有换热器，通过缩减管间距PT，以增加换热管数量，实现换热管的加密布置，有利于提高换热效率。

进一步地，如图4所示，第一换热管121的管间距PT在16mm至19mm的第二尺寸范围内，使得管间距PT既小于间距阈值，又能够保持在合适的范围内，防止管间距PT过小而出现流路数量增多而引起管材成本大幅上升，可以兼顾换热能力的提升和成本节约。具体地，管间距PT可以为16mm，此时，空气侧的换热KA值处于相对较高的水平，换热能力较强。

进一步地，管间距PT也可以为18mm，此时，换热管的弯管部分的加工工艺易于实现，既能够使换热器1保持较高的换热能力，又能够兼顾到加工工艺，降低加工难度和成本。

可以理解，现有的空调换热器通常采用两排或两排以上7mm管径的换热管，以大于或等于20mm的管间距进行排布，但换热温差会随换热管排数增加而减小，特别是当换热管排数大于两排时，第三排及第三排以后的换热管的换热能力较差，如图1所示，尽管增加了1/3的换热面积和成本，但换热仍然主要集中的第一排和第二排换热管中，现有的空调换热器的整体换热效率较低，性价比不高，本实施例中的换热器1能够有效改善上述问题。

实施例三

本实施例中提供了一种换热器1，在实施例二的基础上做了进一步改进。

如图2和图5所示，在同一排第一换热管121中，第一换热管121相对于翅片结构11的偏心率为1至1.5，即在翅片结构11的宽度方向上，第一换热管121位于翅片中心线117或靠近背风侧的位置。

其中，如图6所示，偏心率为第一换热管121的圆心至翅片结构11的迎风侧边缘114的距离L比翅片中心线117至迎风侧边缘114的距离L1，即L/L1。

如图7所示，当第一换热管121的圆心位于翅片中心线117上时，圆心与迎风侧边缘114的距离和与背风侧边缘115的距离相等，此时第一换热管121的偏心率为1。当第一换热管121位于翅片中心线117靠近背风侧的位置时，偏心率大于1，此时，靠近迎风侧的翅片面积增大，能够提高翅片表面温度分布，起到延缓结霜的作用。

进一步地，第一换热管121的偏心率为1.25时，延缓结霜的效果更佳。

实施例四

本实施例中提供了一种换热器1，在实施例三的基础上做了进一步改进。

如图8所示，翅片结构11还包括与第一换热管121间隔设置的第二换热管122，以在翅片结构11的宽度方向增加换热管的排数，进一步增强换热能力。其中，第二换热管122的外径小于第一换热管121的外径，以实现大小管径不同的换热管的组合。例如，第二换热管122可以采用外径为5mm的换热管，第一换热管121采用外径为7mm的换热管。

相邻两排换热管之间的排间距PI在14mm至20mm的第三尺寸范围内，使第一换热管121与第二换热管122之间保持合适的距离，在增加换热管数量的同时兼顾排间空气的流动性，防止排间距PI过小影响空气流动，也能够防止排间距PI过大而浪费空间。具体地，排间距PI可以为19mm，此时换热效果更佳。

进一步地，换热管组件12还可以包括多排第一换热管121，可以通过增加第一换热管121的排数，进一步增强换热器1的换热能力。其中，多排第一换热管121的排间距PI在第三尺寸范围内，即任意相邻的两排第一换热管121的排间距PI保持在14mm至20mm的范围内，以在增加第一换热管121数量的同时兼顾排间空气的流动性。具体地，第一换热管121的数量为两排，排间距PI为19mm。

实施例五

本实施例中提供了一种换热器1，在实施例四的基础上做了进一步改进。

如图8所示，第二换热管122靠近翅片结构11的迎风侧，第一换热管121靠近翅片结构11的背风侧。利用不同管径的换热管的组合，使得靠近迎风侧的一排为小管径换热管，靠近背风侧的一排或多排为大管径换热管，以适配冷媒蒸发或冷凝时的相态变化速度，有利于提升冷媒侧的换热性能。

举例而言，第二换热管122的外径为5mm，第一换热管121的外径为7mm。换热器1配置一排第二换热管122和一排第一换热管121时，可形成“5+7”两排换热管的组合形式(如图8所示的状态)，换热管配置一排第二换热管122和两排第一换热管121时，可形成“5+7+7”三排换热管的组合形式。

实施例六

本实施例中提供了一种换热器1，在实施例五的基础上做了进一步改进。

如图8所示，第一换热管121与第二换热管122在翅片结构11的高度方向上相间设置，即相邻的两个第一换热管121之间的区域与相邻排中的一个第二换热管122相对应，相邻的两个第二换热管122之间的区域与相邻排中的一个第一换热管121相对应，实现错位设置。

当气流在管间流动时，能够增大换热管与气流的接触面积，有利于促进换热。

实施例七

本实施例中提供了一种换热器1，在实施例四的基础上做了进一步改进。

如图9所示，翅片结构11包括多排不同形状的翅片111，每排翅片111与不同排的换热管相配合，实现不同的组合搭配，以进一步促进换热性能的提升。翅片111上设置有与换热管对应的安装孔116。

其中，翅片111包括但不限于平片，波纹翅片、桥片和百叶窗翅片。

实施例八

本实施例中提供了一种换热器1，在实施例七的基础上做了进一步改进。

如图9所示，翅片111包括无缝翅片113和有缝翅片112。在靠近翅片结构11的迎风侧的位置设置无缝翅片113，而在靠近翅片结构11的背风侧的位置设置有缝翅片112，在长期使用过程中，能够减少积灰，可防止翅片111的缝隙中积累的灰尘影响热量的传导，有利于改善低温制热的结霜性能，并能够改善多排整体换热器1的换热能力。

其中，无缝翅片113包括但不限于平片、波纹片，有缝翅片112包括但不限于桥片、百叶窗翅片。

实施例九

本实施例中提供了一种换热器1，在实施例八的基础上做了进一步改进。

如图10所示，无缝翅片113与第二换热管122对应设置，即第二换热管122传入无缝翅片113的安装孔116内，形成小管径换热管与无缝翅片113的组合。与之相对应，有缝翅片112与第一换热管121对应设置，即第一换热管121穿入有缝翅片112的安装孔116中，形成大管径换热管与有缝翅片112的组合。

需要说明的是，翅片111与换热管之间的组合形式不限于本实施例中的形式，也可以是如图9所示的无缝翅片113和有缝翅片112均与第一换热管121对应设置，当然还可以是其他组合形式。

本实施例的组合形式可以优化空间布局，改善低温制热的结霜性能以及多排整体换热器1的换热能力，同时利用不同管间的组合适配冷媒蒸发或冷凝时相态变化的速度，有利于提升冷媒侧换热性能。

实施例十

本实施例中提供了一种换热器1，在实施例七的基础上做了进一步改进。

如图4所示，每排翅片111的宽度尺寸W在11mm至23mm的第四尺寸范围内，以与换热管的管径大小相匹配，使得翅片111具有足够的宽度尺寸W为换热管提供足够的空间，以便于在翅片111上加工相应的安装孔116，对换热管进行安装和固定。

可以理解，当翅片111的宽度尺寸W过大时，容易造成换热器1整体体积增加，造成材料和空间的浪费，当翅片111的宽度尺寸W过小时，加工安装孔116后容易影响翅片111的强度，本实施例的方案可以有效改善上述问题。具体地，当翅片111的宽度尺寸W为19.5mm时，能够同时兼顾空间优化和强度。

实施例十一

本实施例中提供了一种换热器1，在实施例四的基础上做了进一步改进。

如图2至图4所示，第一换热管121和第二换热管122均为圆管，以便于加工和装配。例如，可以采用光滑圆管，成本较低，也可以采用内螺纹管，管内传热面积大，为单位长度的普通光面管的1.5倍至2倍，传热系统更高，可有效提高换热能力。

以下描述上述换热器1的一个具体实施例：

本实施例中提供的换热器1，如图2至图4所示，换热器1包括翅片结构11和换热管组件12。

翅片结构11作为换热器1的支撑结构，设置有安装孔116，用于对换热管组件12进行固定和支撑。换热管组件12包括多排换热管，换热管均为圆管(例如光滑圆管或内螺纹管)，穿入翅片结构11的安装孔116内，以与翅片结构11形成连接和固定。

如图8所示，多排换热管中包括第一换热管121和第二换热管122，第一换热管121和第二换热管122均沿翅片结构11的高度方向设置，以便于管路布置。在换热过程中，翅片结构11能够传导热量，促进散热。

第一换热管121的外径在6.5mm至7.3mm第一尺寸范围内，具体为7mm，第二换热管122的外径小于第一换热管121的外径，具体为5mm。

如图4、图11和图12所示，根据CFD(Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学)仿真结果，在换热器高度＝1000mm，换热器胀高＝1000mm，换热管排数＝2排，同一翅片宽度PL＝19.5mm时，变化不同管间距PT(14mm至22mm)，得到管间距PT在16mm至19mm的第二尺寸范围内时，空气侧的换热KA值(K为换热系数，A为换热面积)处于相对较高的水平，其中，依据等压降条件，管间距PT为16mm时，空气侧KA值达到最大，换热能力较强，相应的用铜量也相对较少。通过在相同尺寸的换热器中增加换热管的数量，进而增大换热面积，实现换热管的加密布置，一方面可以增加冷媒侧的换热KA值，另一方面，管间距PT的缩小可以加速管间的空气流速，有利于提高空气侧的换热系数K，进而提高空气侧的换热KA值，从而提高换热器1的整体换热效率。

进一步地，在现有加工工艺条件下，换热管的弯管部分的加工难度较大，在实际生产过程中，管间距PT可以为18mm，此时既能够使换热器1保持较高的换热能力，又能够兼顾到加工工艺，有利于降低加工难度和成本。

如图8、图13和图14所示，根据CFD仿真结果，在换热器高度＝1000mm，换热器胀高＝1000mm，换热管排数＝2排，同一排换热管的管间距PT＝16mm时，变化不同翅片宽度PI(11mm～23mm)，得到相邻两排换热管之间的排间距PI在14mm至20mm的第三尺寸范围内时，空气侧的KA值增加较快。依据等压降条件，当排间距PI超过19mm时,空气测KA值增加趋势变缓，当排间距PI＝19mm,相应的用铝量也相对较少，可以在增加换热管数量的同时兼顾排间空气的流动性，防止排间距PI过小影响空气流动，也能够防止排间距PI过大而浪费空间。

如图5和图6所示，在同一排第一换热管121中，第一换热管121相对于翅片结构11的偏心率为1至1.5，即在翅片结构11的宽度方向上，第一换热管121位于翅片中心线117或靠近背风侧的位置。其中，偏心率为第一换热管121的圆心至翅片结构11的迎风侧边缘114的距离L比翅片中心线117至迎风侧边缘114的距离L1，即L/L1。

如图7所示，当第一换热管121的圆心位于翅片中心线117上时，圆心与迎风侧边缘114的距离和与背风侧边缘115的距离相等，此时第一换热管121的偏心率为1。当第一换热管121位于翅片中心线117靠近背风侧的位置时，偏心率大于1，此时，靠近迎风侧的翅片面积增大，能够提高翅片表面温度分布，起到延缓结霜的作用。具体地，第一换热管121的偏心率为1.25，此时延缓结霜的效果更佳。

如图8所示，第二换热管122靠近翅片结构11的迎风侧，第一换热管121靠近翅片结构11的背风侧。利用不同管径的换热管的组合，使得靠近迎风侧的一排为小管径换热管，靠近背风侧的一排或多排为大管径换热管，以适配冷媒蒸发或冷凝时的相态变化速度，有利于提升冷媒侧的换热性能。

举例而言，第二换热管122的外径为5mm，第一换热管121的外径为7mm。换热器1配置一排第二换热管122和一排第一换热管121时，可形成“5+7”两排换热管的组合形式(如图8所示的状态)，换热管配置一排第二换热管122和两排第一换热管121时，可形成“5+7+7”三排换热管的组合形式。

其中，换热管组件12包括多排第一换热管121时，多排第一换热管121的排间距PI在第三尺寸范围内，即任意相邻的两排第一换热管121的排间距PI保持在14mm至20mm的范围内，具体地，排间距PI为19mm，以在增加第一换热管121数量的同时兼顾排间空气的流动性。

如图8所示，第一换热管121与第二换热管122在翅片结构11的高度方向上相间设置，即相邻的两个第一换热管121之间的区域与相邻排中的一个第二换热管122相对应，相邻的两个第二换热管122之间的区域与相邻排中的一个第一换热管121相对应，实现错位设置。当气流在管间流动时，能够增大换热管与气流的接触面积，有利于促进换热。

如图9所示，翅片结构11包括多排不同形状的翅片111，每排翅片111与不同排的换热管相配合，实现不同的组合搭配，以进一步促进换热性能的提升。翅片111上设置有与换热管对应的安装孔116。

翅片111包括无缝翅片113和有缝翅片112。在靠近翅片结构11的迎风侧的位置设置无缝翅片113，而在靠近翅片结构11的背风侧的位置设置有缝翅片112，在长期使用过程中，能够减少积灰，可防止翅片的缝隙中积累的灰尘影响热量的传导，有利于改善低温制热的结霜性能，并能够改善多排整体换热器的换热能力。其中，无缝翅片113包括但不限于平片、波纹片，有缝翅片112包括但不限于桥片、百叶窗翅片。

如图10所示，无缝翅片113与第二换热管122对应设置，即第二换热管122传入无缝翅片113的安装孔116内，形成小管径换热管与无缝翅片113的组合。与之相对应，有缝翅片112与第一换热管121对应设置，即第一换热管121穿入有缝翅片112的安装孔116中，形成大管径换热管与有缝翅片112的组合。通过上述组合搭配可以优化空间布局，改善低温制热的结霜性能以及多排整体换热器的换热能力，同时利用不同管间的组合适配冷媒蒸发或冷凝时相态变化的速度，有利于提升冷媒侧换热性能。其中，翅片111与换热管之间的组合形式不限于图10中示出的形式，也可以是如图9所示的无缝翅片113和有缝翅片112均与第一换热管121对应设置，当然还可以是其他组合形式。

如图4所示，每排翅片111的宽度尺寸W在11mm至23mm的第四尺寸范围内，以与换热管的管径大小相匹配，使得翅片111具有足够的宽度尺寸W为换热管提供足够的空间，以便于在翅片111上加工相应的安装孔116，对换热管进行安装和固定。具体地，翅片111的宽度尺寸W为19.5mm，能够同时兼顾空间优化和强度。

需要说明的是，现有的空调换热器通常采用两排或两排以上7mm管径的换热管，以大于或等于20mm的管间距进行排布，但换热温差会随换热管排数增加而减小，特别是当换热管排数大于两排时，第三排及第三排以后的换热管的换热能力较差，如图1所示，尽管增加了1/3的换热面积和成本，但换热仍然主要集中的第一排和第二排换热管中，现有的空调换热器的整体换热效率较低，性价比不高。

上表为根据测试验证方法得到的测试数据。根据上表中的测试数据可知，在相同尺寸条件下，本实施例中的换热器1仅设置两排换热管，各项数据均优于设置三排换热管的现有空调换热器，能效也更优，能够有效改善上述问题。

本实施例中的换热器1，通过对换热管布置方式的优化改进，实现换热管的加密布置，可有效提高换热效率，增强换热能力，同时，换热器1整体结构紧凑，在达到相同换热能力的情况下，可减少换热管的排数，有利于节约材料成本。

实施例十二

本实施例中提供了一种换热装置2，如图2和图15所示，包括壳体21和上述第一方面的实施例中任一项的换热器1。

壳体21作为基体，便于安装固定；换热器1设于壳体21内，以通过壳体21对换热器1起防护作用。当换热装置2应用于空调系统时，换热装置2可通过管路与空调系统中的其他器件连通，以使冷媒可以流通。例如，换热装置2可以是空调室内机或空调室外机，冷媒通过管路在换热装置2的换热器1中流通，进行热量交换，以实现相应的制冷或制热操作。

相比于现有空调系统的换热器件，本实施例的换热装置2能够有效增强换热性能，同时能够节约成本。

此外，本实施例的换热装置2还具有上述任一实施例中的换热器1的全部有益效果，在此不再赘述。

实施例十三

本实施例中提供了一种空调器3，如图2、图15和图16所示，包括至少一个上述第二方面的实施例中的换热装置2。换热装置2可以作为空调器3的室内机或室外机，通过冷媒在换热装置2的换热器1中进行热量交换，实现相应的制冷或制热操作，进而对空气进行调节。

此外，本实施例的空调器3还具有上述任一实施例中的换热装置2的全部有益效果，在此不再赘述。

以下提供本申请的一个具体实施例：

一种换热器，由外径为7mm的光滑管或内螺纹管的换热管和换热翅片构成。换热翅片布置有换热管插孔(即安装孔)，换热翅片包括有包括平片，波纹翅片、桥片和百叶窗翅片以及其他类型的翅片，通过将换热管穿过插孔的方式将翅片均匀的分布于换热管表面，随后通过机械胀管将换热管和换热翅片进行连接。

换热管外径为6.5mm至7.3mm，管间距为16mm至19mm，优选的管间距为18mm，排间距为14mm至20mm，优选的排间距为19mm，基于上述规格，翅片包括平片，波纹翅片、桥片和百叶窗翅片以及其他类型的翅片。

基于上述规格，通过将换热圆管偏离翅片中心放置,远离翅片迎风侧,偏心率为1至1.5,偏心率具体为1.25，能够提高翅片表面温度分布,从而达到延缓结霜。

基于上述规格，可以为不同翅片片型和翅片规格的组合式换热器,迎风侧第一排为无缝翅片(平片，波纹片)+背风侧第二排及第三排为有缝翅片(桥片，百叶窗翅片)，有利于长效性的积灰测试,并能够改善低温制热的结霜性能及多排整体换热器换热能力。

基于上述规格，换热管的设置方式可以为其他管径换热管与加密管换热管的组合，迎风侧第一排为相对小管径圆管,背风侧第二排及第三排为相对大管径圆管,组合方式如(外径5mm和7mm),或/>有利于利用不同管径组合适应冷媒蒸发或冷凝时的相态变化时的速度,提升冷媒侧换热性能。

基于上述规格，换热器可以是不同换热管径与不同翅片规格的组合式换热器，迎风侧第一排为相对小管径圆管和无缝翅片+背风侧第二排及第三排为相对大管径和有缝翅片,组合方式如或/>能够改善低温制热的结霜性能及多排整体换热器换热能力，有利于利用不同管径组合适应冷媒蒸发或冷凝时的相态变化时的速度,提升冷媒侧换热性能。

通过将换热器的换热管间距进行缩小，即相同的换热器高度，可以布置更多的铜管，一方面增加铜管管内换热面积，增加冷媒侧换热KA值；另一方面，由于换热管间距缩小，相应的管间的空气流速增加，提高空气测换热系数，从而提升空气测的KA值。由于管内冷媒侧KA和管外空气侧的KA值都增大，就增大了整个换热器的KA值。但由于空气流速增加，也增大了空气侧流动阻力，对于同一箱体，除换热器外的其他部件相同配置的情况下，空气阻力增大，意味着相同风机同一转速下的风量会减小，风量减小又反过来降低管外空气侧的KA值，因此该加密管存在最佳管间距和排间距。

通过CFD仿真和测试验证两种方法进行基于等压降和材料成本的条件测试。首先使用CFD仿真，基于等压降和材料成本的条件，在管间距16mm至19mm，排间距14mm至20mm范围内，确定管间距18mm，排间距19mm为效果较佳的组合形式。

以上结合附图详细说明了根据本申请的一些实施例的技术方案，通过对换热管布置方式的优化改进，实现换热管的加密布置，可有效提高换热效率，增强换热能力，同时，换热器整体结构紧凑，在达到相同换热能力的情况下，可减少换热管的排数，有利于节约材料成本。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于根据本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为根据本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请的技术方案，对于本领域的技术人员来说，本申请的技术方案可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术方案的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种换热器，其特征在于，包括：

翅片结构；

换热管组件，包括至少一排第一换热管，所述第一换热管穿入所述翅片结构中，并沿所述翅片结构的高度方向上设置；

其中，所述第一换热管的外径在第一尺寸范围内，所述第一换热管的管间距小于间距阈值；

所述换热管组件还包括：

至少一排第二换热管，所述第二换热管与所述第一换热管在所述翅片结构的宽度方向间隔设置，且排间距在第三尺寸范围内；

所述翅片结构包括多排不同形状的翅片；

靠近迎风侧的一排所述翅片为无缝翅片；

靠近背风侧的至少一排所述翅片为有缝翅片；

所述第二换热管与所述无缝翅片对应设置；

所述第一换热管与所述有缝翅片对应设置；

所述第一尺寸范围为6.5mm至7.3mm；

所述间距阈值为20mm；

所述第一换热管的管间距在第二尺寸范围内，所述第二尺寸范围为16mm至19mm；

所述第三尺寸范围为14mm至20mm，且所述第二换热管的外径小于所述第一换热管的外径；

每排所述翅片的宽度尺寸在第四尺寸范围内，能够与所述换热管组件的管径大小相匹配。

2.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，

每排所述第一换热管的偏心率在1至1.5的范围内；

其中，所述偏心率为所述第一换热管的圆心至所述翅片结构的迎风侧边缘的距离，与所述翅片结构的中心线至迎风侧边缘的距离之比。

3.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，

所述第一换热管的数量为多排，且多排所述第一换热管的排间距在所述第三尺寸范围内。

4.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，

所述第二换热管位于靠近迎风侧的位置；

所述第一换热管位于靠近背风侧的位置。

5.根据权利要求4所述的换热器，其特征在于，

在所述翅片结构的高度方向上，所述第一换热管和所述第二换热管相间设置。

6.根据权利要求1所述的换热器，其特征在于，

所述第四尺寸范围为11mm至23mm。

7.根据权利要求3所述的换热器，其特征在于，

所述第一换热管和所述第二换热管为光滑圆管或内螺纹管。

8.一种换热装置，其特征在于，包括：

壳体；

如权利要求1至7中任一项所述的换热器，设于所述壳体内。

9.一种空调器，其特征在于，包括：

至少一个如权利要求8所述的换热装置。